基于血清多参数联合分析建立肺癌诊断模型和预后评估模型

摘要

第一部分基于血清多参数联合分析建立肺癌早期诊断模型
　　研究目的:肺癌的早期诊断一直是临床关注的重点难题。目前，能够在临床上广泛应用的无创、快速、安全的诊断手段和技术相对缺乏，本研究旨在通过新算法和新技术寻找最理想的血清学标志物组合，利用无创血清学标志物对肺癌进行早期诊断。
　　研究对象和方法:(1)研究对象为2008年1月1日至2013年12月31日之间入住解放军总医院肿瘤内科的405例肺占位患者，以肺活检病理结果作为分组依据，并依据入院时间将数据拆分为建模组和验证组，用建模组建立数学分类模型，用验证组进行验证。(2)基于微阵列化学发光免疫分析技术，针对男性和女性，我们分别挑选常用的肿瘤标志物构建了高通量的肿瘤标志物检测蛋白芯片。其中，男芯蛋白芯片可以检测CA19-9、CA125、T-PSA、F-PSA、NSE、AFP、CEA、CA724、CYFRA21-1、PGⅠ、PGⅡ、pro-GRP等12项肿瘤标志物;芯蛋白芯片可以检测CA19-9、CA125、CA15-3、NSE、AFP、CEA、CA724、CYFRA21-1、PGⅠ、PGⅡ、β-HCG、pro-GRP等12种肿瘤标志物。1865例男性患者采用传统雅培罗氏生产的单指标肿瘤标志物检测试剂盒和男芯蛋白芯片同时检测;1932例女性患者采用传统雅培罗氏生产的单指标肿瘤标志物检测试剂盒和女芯蛋白芯片。
　　结果:(1)我们采用混合整数规划法和leave-one-out交叉验证法建立并优化了肺癌早期诊断模型，最终选取最优组合癌胚抗原、CYFRA21-1、血清葡萄糖及血清总胆汁酸四项指标联合诊断早期肺癌，检出率达到98.65％。(2)男芯、女芯蛋白芯片和罗氏、雅培传统方法检测的结果具有较高一致性，具有所需样品量较少、经济成本低、高通量检测的特点。男芯、女芯蛋白芯片对恶性肿瘤和良性疾病鉴别诊断的灵敏度和特异度均达到了75％以上，表明男芯、女芯在恶性肿瘤和良性疾病早期筛查中的具有应用价值。
　　结论:(1)癌胚抗原、CYFRA21-1、血清葡萄糖及血清总胆汁酸四项联合可以做为一种非常有效且性价比较高的肺癌早期筛查的无创手段。(2)采用蛋白芯片和传统的单一肿瘤检测方对比具有高度一致性，且鉴别恶性肿瘤和良性疾病的诊断价值高，灵敏度和特异度均达到了75％以上。
　　第二部分基于血清多参数联合分析建立肺腺癌诊断和预后评估模型
　　目的:
　　肺癌的发病率逐年上升，而且近年来肺腺癌的发病率更是超过肺鳞癌的发病率，成为肺癌中最多见的类型，其中晚期肺腺癌患者的预后往往较差，转移患者的预后更差。本部分我们将进一步分析包括血清学指标、肺癌特异的细胞因子leptin和血清多肽等在内的多种血清学标志物在肺腺癌诊断和预后评估中的作用。但是单一的标志物很难对患者的预后做出较为准确的判断，为此我们将探索多个血清学标志物联用，并以此用于肺腺癌的诊断和预后评估。
　　方法:
　　(1)将227例肺腺癌样本随机分成5份，每次选出4份作为训练集合来拟合Cox比例风险回归模型，并采用赤池信息准则(Akaike information criterion，AIC)逐步剔除冗余变量。我们将最终得到的Cox方程中有显著意义（Wald检验P＜0.05）的变量选出，然后将这些具有独立预后能力的临床特征在剩余的1份测试集合上去拟合Cox模型，得到对测试集合上病人的预后估计。为了消除5折交叉验证在划分病人集合时的随机性，将以上交叉验证的计算过程重复1000次。
　　(2)用放射免疫分析法测定肺腺27例癌患者基线和培美曲塞/顺铂化疗后血清中瘦素和常规方法检测临床常用肿瘤标志物CEA、AFP、CA125、CA199、CA153、CA724、CYFRA21-1、NSE、SCC的水平，探索血清中瘦素及临床常用肿瘤标志物的诊断价值和预后价值。
　　(3)使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)筛选50例肺腺癌患者（其中25例肺腺癌患者同时伴发脑转移，25例肺腺癌患者未发生脑转移）和50例正常对照组血清样本，寻找差异多肽，并建立相关诊断和预后评估模型。
　　结果:
　　(1)采用5折交叉验证法进行1000次运算分析227例肺腺癌43项临床指症和血清学指标的预后价值，Cox模型逐步选参法多因素分析结果显示:(a)影响53例未发生转移的肺腺癌患者无进展生存期的的主要因素依次为TP(HR=4.819, p=0.001)、age(HR=0.554, p=0.036)、TG(HR=1.527, p=0.005)、ALB(HR=0.337, p=0.012)、性别(HR=0.089, p＜0.001)、 UA(HR=0.254, p＜0.001)、 CYFRA21-1(HR=1.295, p=0.031)、CA199(HR=0.638, p=0.014);(b)影响73例发生一处转移的肺腺癌患者无进展生存期的的主要因素依次为DB(HR=0.584, p=0.015)、age(HR=0.722, p=0.011)、NSE(HR=0.596,p=0.027)、CA199(HR=0.827，p=0.035);影响55例发生两处转移的肺腺癌患者无进展生存期的的主要因素依次为CK(HR=0.526，p=0.011)、NSE(HR=1.548, p=0.013)、TG(HR=110000, p=0.010)、UA(HR=0.575, p=0.006)、CA153(HR=0.411，p=0.025);影响46例发生两处转移的肺腺癌患者无进展生存期的的主要因素依次为TB(HR=3.193，p=0.030)、DB(HR=0.085，p=0.009)、CK(HR=2.624，p=0.018)、吸烟指数(HR=1.856，p=0.051)、NSE(HR=0.208, p=0.004)、LDH(HR=0.324, p＜0.001)、CA153(HR=1.427,p=0.001)、CA125(HR=25.737, p＜0.001),CA199(HR=12.502, p=0.015)。
　　(2)瘦素，CYFRA211和SCC三项指标联合可用于晚期肺腺癌组的诊断，其准确率为78.45％，其诊断特异性和灵敏度分别为80.0％和76.9％; Kaplan-Meier单因素和多因素分析结果显示瘦素是影响晚期肺腺癌患者化疗预后PFS的独立预后因素;其回归方程为p=[1+e（-0.002×leptin)]-1，瘦素高表达组提示患者预后不良。
　　(3)采用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱筛选得到10个肺腺癌特异性多肽，其中，(a)质荷比为1969.9和2213.4 Da的可用于肺腺癌和健康的诊断，多因素Logistic回归方程为p=[1+e(-0.006×mass1969.9-0.002×mass2213.4+6.039)]-1，该模型诊断的准确率为85.45％，其诊断特异性和灵敏度分别为79.2％和91.7％;(b)质荷比为1781.8 and1984.7Da的多肽对肺腺癌脑转移与否具有分类意义，多因素Logistic回归方程为p=[1+e(-0.003×mass1781.8+0.008×mass1984.7+0.16)]-1，该模型对于肺腺癌组诊断的准确率为82.0％，其诊断特异性和灵敏度分别为84.6％和79.2％。(c)单因素和多因素结果显示多肽m/z1969.9是影响肺腺癌化疗预后的独立因素，多肽m/z1969.9是影响合并脑转移肺腺癌化疗预后的独立因素。
　　结论:(1)建立并优化了多个血清学指标构成的特征子集，可用于估算接受一线顺铂/培美曲塞化疗的肺腺癌患者无进展生存期;(2)血清中瘦素，CYFRA211和SCC三项指标联合可用于晚期肺腺癌组的诊断;(3)质荷比为1969.9和2213.4 Da的可用于肺腺癌和健康的诊断，质荷比为1781.8 and1984.7 Da的多肽对肺腺癌脑转移与否具有分类意义。单因素和多因素结果显示多肽m/z1969.9是影响肺腺癌化疗预后的独立因素，多肽 m/z1969.9是影响合并脑转移肺腺癌化疗预后的独立因素。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 基于混合整数规划法的肺癌早期诊断模型的构建

第一节 引言

第二节 材料和方法

1．2．1 研究对象

1．2．2 样本采集、调查指标和检测仪器

1．2．3 基于混合整数规划方法进行多参数模型的建立

第三节 结果

1．3．1 患者的一般信息和特征

1．3．2 特征变量子集个数和指标的确定

1．3．3 CYFRA21-1、TBA、GLU、CEA组成的鉴别诊断模型的建立

1．3．4 CYFRA21-1、TBA、GLU、CEA组成的鉴别诊断模型的验证和应用

第四节 讨论

第五节 结论

第二章 基于肿瘤标志物蛋白质芯片的研发

第一节 引言

第二节 材料和方法

2．2．1 研究目的

2．2．2 试验对象及分组

2．2．3 实验室的质量控制情况

2．2．4 样本采集、排除标准及剔除标准

2．2．5 实验组和对照组所需试剂及仪器

2．2．6 临床研究数据的统计分析方法

第三节 男芯检测结果

2．3．1 考核试剂和参比试剂测定结果定性结果的一致性分析分析

2．3．2 采用Logistic回归模型对良恶性疾病的鉴别诊断

2．3．3 采k-近邻法分类法对良恶性疾病的鉴别诊断

第四节 女芯检测结果

2．4．1 考核试剂和参比试剂测定结果定性结果的一致性分析分析

2．4．2 采用Logistic回归模型对良恶性疾病的鉴别诊断

2．4．3 采k-近邻法分类法对良恶性疾病的鉴别诊断

第五节 讨论

第六节 结论

第三章 肺腺癌化疗预后模型的建立

第一节 引言

第二节 材料和方法

3．2．1 研究对象

3．2．2 治疗方法

3．2．3 样本采集、调查指标和检测仪器

3．2．4 数据统计

第三节 结果

3．3．1 患者的一般信息和特征

3．3．2 肺腺癌Cox无进展生存相关指标的建立

3．3．3 肺腺癌转移的发生及及无进展生存模型的构建

第四节 讨论

第五节 结论

第四章 瘦素的诊断和预后价值

第一节 引言

第二节 材料和方法

4．2．1 实验设计

4．2．2 研究对象

4．2．3 样本采集、试剂和检测仪器

4．2．4 数据处理及统计

第三节 结果

4．3．1 患者的一般信息和特征

4．3．2 肺腺癌的诊断模型

4．3．3 肺腺癌的预后评估模型

第四节 讨论

第五节 结论

第五章 MALDI-TOF-MS技术筛选肺腺癌脑转移特异多肽谱

第一节 引言

第二节 材料和方法

5．2．1 实验设计

5．2．2 研究对象

5．2．3 治疗方法

5．2．4 样本采集、试剂和检测仪器

5．2．5 实验步骤

5．2．6 数据处理及统计

第三节 结果

5．3．1 患者的一般信息和特征

5．3．2 数据导出

5．3．2 肺腺癌特异多肽的筛选及其诊断模型

5．3．3 合并脑转移的肺腺癌患者特异多肽的筛选及其诊断模型

5．3．4 合并脑转移的肺腺癌患者特异多肽的筛选及其预后评估模型

第四节 讨论

第五节 结论

参考文献

致谢

个人简历

发表论文